Условия возникновения химических реакций примеры. Классификация химических реакций

Изучаемый в IX-X классах материал предоставляет большие возможности для развития понятий об условиях возникновения и течения реакций: здесь учащимся следует показать, что некоторые химические превращения возникают и происходят под действием света; про-вести некоторое обобщение знаний о связи между условиями реакций и их тепловыми эффектами (экзо- или эндотермичностью процесса); дать объяснение влиянию энергии на возбуждение химических превращений; выяснить сущность явлений электролиза. Кроме того, на уроках необходимо формировать понятия о действии условий на изменение скорости и направления химических реакций.

В темах "Щелочные металлы" и "Галогены" учитель уделяет внимание условиям изучаемых химических реакций, указывая на эти условия при демонстрации или проведении лабораторных опытов.

В теме "Галогены" следует показать, что условием возникновения и течения реакции может быть действие света. При изучении химических свойств хлора демонстрируют горение водорода в хлоре, затем при разборе способов получения хлористого водорода - взрыв смеси водорода с хлором при ярком освещении. Во втором случае отмечают, что взаимодействие водорода с хлором может происходить не только при нагревании, но и при действии яркого света, который возбуждает химическую реакцию.

В той же теме, рассматривая соли соляной кислоты, проводят опыт разложения хлористого серебра на свету. Для этого только что полученный осадок соли отфильтровывают, промывают водой, фильтр с осадком вынимают из воронки. Хлористое серебро разравнивают на фильтре, на середину слоя кладут металлическую пластинку и выставляют на свет. На следующем уроке учащиеся видят, что осадок под пластинкой остался светлым, а вокруг нее потемнел.

Когда выяснено, что свет - условие разложения хлористого серебра, сравнивают эту реакцию с другой, про-исходящей также под действием света,- взаимодействием хлора с водородом. Отмечают, что хлористое серебро под влиянием света разлагается постепенно, а взрыв смеси хлора с водородом происходит при кратковременном ярком освещении смеси. Разложение хлористого серебра- эндотермическая реакция, а взаимодействие хлора с водородом - экзотермическая.

Значение энергетических условий для возникновения и течения реакций объясняется далее в свете теории строения атомов. При изучении темы "Перйодический закон и перйодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение вещества" внимание учащихся обращают на то, что различные электроны, находящиеся в атоме, могут обладать различным запасом энергии, так как находятся на разных энергетических уровнях. Чем дальше от ядра движется электрон, тем большим запасом энергии он обладает, тем легче может быть отделен от атома. Поэтому в образовании новых электронных пар при химических реакциях участвуют обычно внешние (валентные) электроны. Если затратить энергию, можно переместить электроны в атоме на более высокие уровни. Однако такое состояние атома будет неустойчивым, и он будет более активным. При определенных условиях электроны перемещаются в прежнее положение, выделяется энергия.

В теме "Растворы. Основы теории электролитической диссоциации" рассматривают, почему растворение веществ представляет собой условие, необходимое для течения многих реакций обмена между кислотами, основаниями и солями. Здесь же при изучении вопроса "Электролиз растворов и расплавов" закрепляют полученное еще в VII классе понятие о том, что химическое превращение может происходить под влиянием электрического тока; химические действия тока объясняют в свете теории строения атомов * .

* (Методика изучения вопроса "Электролиз растворов и расплавов" изложена в кн.: Т. М. Дризовская. Методика обучения химии в IX классе. М., "Просвещение", 1965 )

Для обобщения знаний о связи между тепловыми эффектами химических реакций и условиями, при которых реакции осуществляются, используют таблицу (стр. 67).

Рассматривая примеры химических превращений, указанные в таблице, приходят к выводу, что если реакция эндотермическая, то любой из используемых для ее про-ведения видов энергии нужно подводить к веществам все время? в случае экзотермической реакции, идущей с выделением больших количеств теплоты, любой из используемых для ее осуществления видов энергии нужно применять только для начала химического превращения. Поясняя вывод, следует сказать, что возникающая при химическом превращении теплота может быть меньше ее потерь. Тогда для поддержания температуры, необходимой для реакции, приходится применять все время внешнее энергетическое воздействие.

В промышленности подбирают такие условия, чтобы осуществлялись нужные реакции, а вредные замедлялись.

ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

В таблице 12 приведены основные типы химических реакций по числу участву­ющих в них частиц. Даны рисунки и уравнения часто описываемых в учебни­ках реакций разложения , соединения , замещения и обмена .

В верхней части таблицы представлены реакции разложения воды и гидрокарбоната натрия. Изображён прибор для прохождения через воду постоянного электрическо­го тока. Катод и анод представляют собой металлические пластинки, погружён­ные в воду и соединённые с источником электрического тока. В связи с тем, что чистая вода практически не проводит электрический ток, к ней добавляют небольшое количест­во соды (Nа 2 СО 3) или серной кислоты (Н 2 SО 4). При прохождении тока на обоих электродах происходит выделение пузырьков газа. В трубке, где собирается водород, объём оказывается вдвое большим, чем в трубке, где соби­рается кислород (о его наличии можно удостовериться с помощью тлеющей лучинки). Модельная схема демонстрирует реакцию разложения воды. Химические (ковалентные) связи между атомами в молекулах воды разрушаются, и из освобождающихся атомов обра­зуются молекулы водорода и кислорода.

Модельная схема реакции соединения металлического железа и молекулярной серы S 8 показывает, что в резуль­тате перегруппировки атомов в процессе реакции образуется сульфид железа. При этом разрушаются химические связи в кристалле железа (металлическая связь) и молекуле серы (ковалентная связь), а осво­бодившиеся атомы соединяются с образованием ионных связей в кристалл соли.

К другой реакции соединения относится гашение извести СаО водой с образованием гидроксида кальция. При этом жжёная (негашёная) известь начинает разогреваться и образуется рыхлый порошок гашёной извести.

К реакциям замещения относят взаимодействие металла с кислотой или солью. При погружении достаточно активного металла в сильную (но не азотную) кислоту выделяются пузырьки водорода. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.

Типичными реакциями обмена является реакция нейтрализации и реакция между растворами двух солей. На рисунке показано получение осадка сульфата бария. За ходом реакции нейтрализации следят с помощью индикатора фенолфталеина (малиновая окраска исчезает).

Таблица 12

Типы химических реакций

ВОЗДУХ. КИСЛОРОД. ГОРЕНИЕ

Кислород является самым распространённым химическим элементом на Земле. Содержание его в земной коре и гидросфере представлено в таблице 2 "Распространённость химических элементов". На долю кислорода приходится примерно половина (47 %) массы литосферы. Он является преобладающим химическим эле­ментом гидросферы. В земной коре кислород присутствует только в связанном виде (оксиды, соли). Гидросфера также представлена в основном связанным кис­лородом (часть молекулярного кислорода растворена в воде).

В атмосфере свободного кислорода содержится 20,9 % по объёму. Воздух – сложная смесь газов. Сухой воздух на 99,9 % состоит из азота (78,1 %), кислорода (20,9 %) и аргона (0,9 %). Содержание этих газов в воздухе практически постоян­но. В состав сухого атмосферного воздуха также входят диоксид углерода, неон, гелий, метан, криптон, водород, оксид азота(I) (оксид диазота, гемиоксид азота – N 2 О), озон, диоксид серы, монооксид уг­лерода, ксенон, оксид азота(IV) (диоксид азота – NО 2).

Состав воздуха определил французский химик Антуан Лоран Лавуазье в конце XVIII века (таблица 13). Он доказал содержание кислорода в воздухе, и назвал его "жизненный воздух". Для этого он нагревал на печи ртуть в стеклянной реторте, тонкая часть которой поводилась под стеклянный колпак, опущенный в водяную баню. Воздух под колпаком оказывался замкнутым. При нагревании ртуть соединялась с кислородом, превращаясь в оксид ртути красного цвета. "Воздух", остав­шийся в стеклянном колпаке после нагревания ртути, не содержал кислорода. Мышь, помещённая под колпак, задыхалась. Прокалив оксид ртути, Лавуазье снова выделил из него кислород и вновь получил чистую ртуть.

Содержание кислорода в атмосфере стало заметно увеличиваться около 2 млрд. лет назад. В результате реакции фотосинтеза поглощался некоторый объём углекислого газа и выделялся такой же объём кислорода. На рисунке таблицы схема­тически показано образование кислорода при фотосинтезе. В процессе фотосин­теза в листьях зелёных растений, содержащих хлорофилл , при поглощении солнечной энергии происходит превращение воды и углекислого газа в углеводы (сахара) и кислород . Реакцию образова­ния глюкозы и кислорода в зелёных растениях можно записать в следующем виде:

6Н 2 О + 6СО 2 = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 .

Образующаяся глюкоза превращается в нерастворимый в воде крахмал , который накапливается в растениях.

Таблица 13

Воздух. Кислород. Горение

Фотосинтез представляет собой сложный химический процесс, включающий несколько стадий: поглощение и транспортировку солнечной энергии, использо­вание энергии солнечного света для инициирования фотохимических окисли­тельно-восстановительных реакций, восстановление углекислого газа и образованием угле­водов.

Солнечный свет – это электромагнитное излучение разных длин волн. В молекуле хлоро­филла при поглощении видимого света (красного и фиолетового) происходят переходы электронов из одного энергетического состояния в другое. На фотосинтез расходуется только небольшая часть солнечной энергии (0,03 %), достигающей поверхности Земли.

Весь имеющийся на Земле диоксид углерода проходит через цикл фотосинте­за в среднем за 300 лет, кислород – за 2000 лет, вода океанов – за 2 млн. лет. В настоящее время в атмосфере установилось постоянное содержание кислорода. Он практически полностью расходуется на дыхание, горение и гниение органиче­ских веществ.

Кислород – одно из самых активных веществ. Процессы с участием кислоро­да называются реакциями окисления. К ним относят горение, дыхание, гниение и многие другие. На таблице показано горение нефти, которое идёт с выделением теплоты и света.

Реакции горения могут принести не только пользу, но и вред. Горение можно остановить, прекратив доступ воздуха (окислителя) к горящему предмету с помощью пены, песка или одеяла.

Пенные огнетушители наполняют концентрированным раствором питьевой соды. При её контакте с концентрированной серной кислотой, находящейся в стеклянной ампуле в верхней части огнетушителя, образуется пена углекислого газа. Для приведения в действие огнетушитель переворачивают и ударяют об пол металлическим штиф­том. При этом ампула с серной кислотой разбивается и образующийся в результате реакции кислоты с гидрокарбонатом натрия углекислый газ вспенивает жидкость и выбрасывает её из огнетушителя сильной струёй. Пенис­тая жидкость и углекислый газ, обволакивая горящий предмет, оттесняют воздух и гасят пламя.

Похожая информация.

Проведению урока предшествует экскурсия в историко-этнографический музей на открытом воздухе “Тукай кырлай”, с посещением дома-музея Г. Тукая.

Задачи обучения. Сформировать знания о признаках и условиях протекания химических реакций, на этой основе усовершенствовать умение отличать физические процессы от химических.

Задачи развития. Совершенствовать умение объяснять зависимость протекания химических реакций от внешних условий.

Эксперимент. Плавление парафина, обугливание крахмала, горение лучины, взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой в присутствии фенолфталеина, взаимодействие сульфата меди (II) и гидроксида натрия, взаимодействие растворов карбоната натрия и соляной кислоты.

Планируемые результаты обучения. Учащиеся должны уметь на примерах конкретных химических реакций указывать условия их возникновения и дальнейшего протекания, а также признаки реакций.

Планируемые результаты развития. Учащиеся должны уметь объяснять связь между условиями и возможностью протекания химических реакций.

Урок начинается с прочтения учащимися стихов Г. Тукая на татарском языке, критерием при подборе стихов является отражение в них различных явлений природы

В процессе демонстрации опытов (плавление парафина, обугливание крахмала) выясняем сущность происходящих явлений и составляем таблицу.

Для закрепления знаний проводим беседу с учащимися и отвечаем на вопросы.

Закружилась листва золотая
В розоватой воде на пруду.
Словно бабочек лёгкая стая с
Замираньем летит на звезду…

Вопросы учителя:

1. О каком явлении в жизни растений говорится в стихах С. Есенина?
2. К физическим или химическим явлениям относится листопад?
3. С чем связано изменение цвета листьев деревьев осенью, какие явления физические или химические происходят при этом?
4. Какой пигмент обуславливает зелёную окраску листьев растений?
5. Какой процесс происходит в зеленых листьях растений под действием солнечного света?

Сообщение ученика. Фотосинтез – химическое явление (на доске запись уравнения реакции фотосинтеза).

Для развития умений учащихся по самоконтролю знаний проводим тестированный контроль.

1. К химическим явлениям (в отличие от физических) относятся:

1. Сгорание бензина в двигателе автомобиля,
2. скисание молока,
3. таяние снега,
4. образование инея на деревьях.

2. Какие из природных явлений сопровождаются химическими реакциями?

1. Выпадение дождя,
2. извержение вулканов,
3. гниение растительных остатков,
4. ледоход на реке.

3. Какие из признаков характерны для химических реакций?

1. Образование осадка,
2. изменение агрегатного состояния,
3. выделение газа,
4. измельчение вещества.

4. К физическим явлениям (в отличие от химических) относятся:

1. горение угля,
2. приготовление порошка из куска мела,
3. образование ржавчины,
4. свечение вольфрамовой нити в лампочке.

Учитель. Для чего нам необходимо знать условия возникновения и условия протекания химических реакций?

Ученик. Для того, чтобы контролировать протекание химических реакций, иногда химическую реакцию необходимо прекратить, например, при пожаре мы стремимся прекратить реакцию горения.

Сообщение ученика. Лесной пожар – это неконтролируемое горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории. Лесные пожары ежегодно возникают в лесах Татарстана, а также в других странах мира на обширных площадях и нередко принимают характер стихийного бедствия. Лесные пожары уничтожают лесной фонд Татарстана, а также представляют опасность и для населения. При этом возникает непосредственная угроза уничтожения огнём населённых пунктов и объектов народного хозяйства, расположенных вблизи лесных массивов, а также сильное задымление и загазованность территорий, даже удалённых от кромки леса.
“Дым был столь обильным, что птицы не могли парить, падали на землю"
Общая площадь лесов Республики Татарстан 1270,3 тыс. га, в том числе покрытая лесом – 1165,3 тыс. га, из них лесные культуры 281,1 тыс. га. Общий запас древесины – 168,8 млн.м 3 . Средний прирост древесины – 4,13 м 3 /га
Почти все лесные пожары в Татарстане происходят из-за людской небрежности.
Пожароопасный сезон 2004 года в Татарстане начался 20 апреля. За это время в республике леса горели более 40 раз, сообщили Intertat.ru в пресс-службе Главного Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды. Примечательно, что из 41 случая лесных пожаров 39 связаны с нарушениями гражданами требований Правил пожарной безопасности в лесах РФ.

Для закрепления и обобщения знаний учащиеся отвечают на вопросы.

1. Каковы условия возникновения и прекращения горения?

2. Какие средства тушения пожара нужно использовать в следующих случаях:

а) загорелась одежда на человеке;
б) воспламенился бензин;
в) возник лесной пожар;
г) загорелась нефть на поверхности воды?

В заключительной части урока учитель подводит итог урока, ученики получают домашние задание.

Вы также можете найти интересующую информацию в научном поисковике Otvety.Online. Воспользуйтесь формой поиска:

Еще по теме 34 Каковы условия возникновения и общая характеристика институционализма. (Т.Веблен, У.Митчелл, Д.Коммонс)?:

1. 113.Загальна характеристика раннього інституціоналізму (Т. Веблен, Дж. Коммонс, У. Мітчел).
2. 62. Ранній інституціоналізм (Т. Веблен, Дж. Коммонс, У. Мітчелл)
3. 40. Эмпирико-прогностический институционализм У.К. Митчелла.
4. Конъюнктурно-статистический институционализм У. Митчелла
5. 35.Конъюнктурно-статистический институционализм У. Митчелла. Теория монополистической конкуренции Э.Чембеолина.

Рассмотрим, как на уроках химии в VII-VIII классах следует развивать знания об условиях возникновения и течения химической реакции.

На первых уроках достаточно, если учащиеся узнают, что при одних и тех же условиях одно вещество подвергается химическому превращению, а другое - нет (нагревание стеарина и сахара), что в одних условиях с веществом происходит только физическое изменение, а при других-и химическое (растворение и нагревание сахара).

После ознакомления с признаками химической реакции проводят первое обобщение знаний об условиях химического взаимодействия, организуемое так. Учащимся предлагается ответить на вопрос: Какие условия нужны для того, чтобы: а) сахар обуглился, б) магний загорелся, в) медная пластинка покрылась черным налетом? Во всех этих случаях они называют одно и то же условие - нагревание веществ. Обсуждая ответы, учитель отмечает, что для горения Магния и почернения медной пластинки недостаточно только нагревания, необходимо соприкосновение металлов с кислородом воздуха. Для подтверждения он показывает накаливание кусочка блестящей тонкой листовой меди, сложенного в виде конвертика с плотно прижатыми краями или скрученных друг с другом толстых медных проволок. После охлаждения оказывается, что медь с внешней стороны почернела, а с внутренней осталась блестящей, так как сюда не проникали молекулы кислорода.

Учитель демонстрирует в стеклянном цилиндре раствор сернокислой меди, на который предварительно сверху был осторожно налит разбавленный раствор гидроокиси аммония. Он обращает внимание на появление ярко-синей окраски только в средней части сосуда и говорит, что химическая реакция, начавшись в том месте, где жидкости соприкасаются друг с другом, может произойти во всем объеме только в том случае, если применить перемешивание. У учащихся создаются первые представления о таких условиях химического взаимодействия, как соприкосновение реагирующих веществ к их перемешивание.

В заключение отмечают, что важнейшие условия химической реакции: 1) наличие веществ, которые могут испытывать химические превращения, 2) соприкосновение и перемешивание веществ (если реакция идет между двумя веществами), 3) нагревание.

Для проверки и закрепления знаний используют следующие вопросы и задания:

1. Назовите условия, необходимые для химических реакций. Приведите примеры. Какое значение имеет знание этих условий для практики?
2. Какие условия были необходимы для того, чтобы: а) медь покрылась черным налетом, б)известковая вода помутнела?
3. Какие условия для возникновения химической реакции мы создаем, когда зажигаем спиртовку или газовую горелку? Какие из этих условий мы нарушаем, когда гасим пламя?

При изучении следующей темы - "Первоначальные сведения о строении и составе веществ" - учитель обращает внимание на условия тех превращений, которые используются для формирования понятии о реакции разложения и реакции соединения. Подчеркивает, что для разложения окиси ртути и основной углекислой меди нужно постоянное нагревание, а для разложения воды-действие электрического тока. Соединение серы с железом начинается только при нагревании, а затем, поскольку при этой реакции выделяется теплота, дальнейшее нагревание смеси уже не нужно.

Учащиеся должны узнать, что не все реакции разложения идут с поглощением теплоты и не всякое соединение веществ сопровождается ее выделением. Учитель показывает опыт: нагревает пробирку с двухромовокислым аммонием только до начала реакции, которая продолжается и после прекращения нагревания. Разогревание вещества, выбрасывание из пробирки раскаленных частичек показывает, что реакция идет с выделением теплоты.

Затем приводится пример реакции соединения, про-исходящей с поглощением теплоты: соединение азота с кислородом идет при температуре выше 1200° С и требует постоянного нагревания.

Дальнейшее развитие и закрепление знаний об условиях химических реакций происходит в теме "Кислород. Воздух".

После изучения химических свойств кислорода учащимся предлагают вопросы:

1. Какие условия необходимы для горения древесного угля; серы, фосфора и магния в кислороде и в воздухе? Почему эти вещества достаточно нагреть только до начала реакции?
2. Для чего перед сжиганием стального пера в кислороде к кончику пера прикрепляют кусочек пробки? Происходит ли выделение теплоты при взаимодействии железа с кислородом? Почему вы так думаете?
3. Какие условия горения и как мы создаем их, когда зажигаем газ на газовой плите?

Когда учащиеся изучат состав воздуха, им можно предложить следующие задания и вопросы:

1. Сравните условия: а) образования красного порошка окиси ртути в опыте Лавуазье и б) разложения окиси ртути. В чем сходство и различие этих условий?
2. Почему при слабом длительном нагревании ртути в закрытом сосуде с воздухом образование окиси ртути прекращается? Какое условие окисления ртути нарушается?
3. В большую банку с воздухом поместили горящую свечу, затем банку закрыли пробкой. Свеча горела некоторое время, а затем погасла. Почему горение прекратилось? Какое условие взаимодействия веществ было нарушено?

В теме "Водород" полезно разобрать, почему в аппарате Киппа при закрывании крана реакция прекращается, какое условие течения реакции при этом нарушается.

В теме "Вода. Расхворы" рассматривают химические свойства воды, изучают реакцию воды с металлами. При этом ставят опыты, которые позволяют отметить, что различные металлы вступают в реакцию с водой при различных температурных условиях. В той же теме желательно сравнить условия разложения воды и ее синтеза, обратить внимание на то, что разложение воды происходит при непрерывном действии электрического тока, а для взрыва смеси водорода с кислородом в эвдиометре достаточно электрической искры. После этого перед учащимися следует поставить вопрос, какая из рассматриваемых реакций идет с выделением, а какая - с поглощением энергии.

В VIII классе, когда изучают реакции обмена между двумя солями, солью и основанием, нужно обязательно показать, каковы важнейшие условия этих реакций: растворимость исходных веществ в воде и присутствие воды.

В конце изучения темы "Важнейшие классы неорганических соединений" учащиеся составляют таблицы, в которые включают ряд примеров изученных химических превращений растворимых и нерастворимых в воде неорганических веществ, а также сведения о типах и условиях этих превращений. Пример одной из таких таблиц приведен ниже.

При обсуждении содержания таблиц прежде всего подчеркивают, что между типом химического взаимодействия и условиями реакций нет вполне определенного соответствия: одни реакции замещения идут без нагревания, а другие (между окисью меди и водородом) - с нагреванием, то же можно сказать и о реакциях обмена. Все же некоторые связи между типами реакций, участием в них растворимых и нерастворимых веществ и условиями можно подметить.

Если в реакции замещения участвует растворимое в воде сложное вещество (кислота, соль), то реакция проводится в его растворе без нагревания. Если же сложное вещество нерастворимо в воде, то требуется нагревание.

Реакция обмена между ДВУМЯ солями, солью и основанием идет без нагревания только в том случае, если эти вещества растворимы. В реакции обмена между окислом и кислотой могут вступать и нерастворимые в воде окислы, но в этом случае нужно нагревание.

Развитие знаний об условиях возникновения и течения реакции продолжается в темах: "Углерод и его соединения", "Металлы", "Химия и ее значение в народном хозяйстве".

Изучая аллотропные видоизменения углерода, учитель знакомит учащихся с условиями получения искусственных алмазов.

Систематическое развитие знаний об условиях возникновения и течения химических реакций в VII и VIII классах позволяет поставить перед учащимися вопросы, выясняющие условия, необходимые для воспламенения веществ и продолжения горения. Демонстрируют опыты, например пламя спирта гасят, закрывая тигель крышкой, а пламя скипидара - погружая тигель в холодную воду.

В теме "Металлы" большое внимание нужно уделить выяснению условий ржавления железа и способам предохранения его от ржавления * .

* (П. А. Глориозов, Е. П. Клещева, Л. А. Коробейникова. Т. 3. Савич. Методика преподавания химии о восьмилетней школе. М., "Просвещение", 1966. )

Наконец, в теме "Химия и ее значение в народном хозяйстве", обсуждая роль химии в народном хозяйстве СССР и в охране природы, очень полезно еще раз указать на большое значение накопленных в науке знаний об условиях химических реакций и их успешное применение в настоящее время в различных областях народного хозяйства в быту.